美国宇航局的宇宙飞船首次测量了太阳和地球磁场之间奇怪的相互作用，这种相互作用与地球表面上方的爆炸性太空天气事件有关。这种被称为磁重联的现象会扰乱我们星球上的卫星和电信系统。了解它的工作原理可能有助于研究人员预测此类空间天气事件，并减少其破坏性的副作用。

当地球和太阳的磁场连接并向我们的星球释放强烈的能量爆发时，就会发生磁重联。科学家们对这些相互作用已经了解了几十年，并将其与地磁风暴联系起来，地磁风暴在地球两极附近引发了灿烂的极光。但由于这类风暴也会影响我们的技术，科学家们一直对找出太空中磁重联的基本物理机制感兴趣。今天发表在《科学》杂志上的这项研究证实了许多研究人员对这一过程的怀疑，但也揭示了研究人员没有预料到的数据。

地球和太阳的磁场连接在一起并释放出强烈的能量爆发

重联发生在地球磁场的外缘，也就是众所周知的磁层。这个磁场被认为是由液态铁在地核深处流动产生的。这种热金属的扭曲和转动产生了电流，最终产生了一个围绕地球40000到370000英里的带电磁场。

磁层就像一道保护屏障，保护我们的星球不受高能太阳风的影响，否则太阳风会带走我们大气层中的气体，杀死地球上的生命。太阳风是由太阳的外层大气产生的，外层大气温度很高，不断向地球发射能量很高、运动很快的粒子流。这些带电的风会产生自己的磁场，与地球的磁气圈发生冲突。

正常情况下，这两个磁场相互对立，并朝着不同的方向运动。但磁力线经常会相互切换和连接。这就是所谓的磁重联事件。”“当两个磁场连接起来时，这就使得太阳能可以直接流入磁层，”研究作者、西南研究院空间科学与工程副院长吉姆·伯奇说它使整个磁场处于运动状态。”来自太阳的激发粒子流进入地球的磁力线，将能量转移到磁层。

为了直接研究这些爆炸重联，美国宇航局于2015年3月启动了磁层多尺度（MMS）任务。该项目包括将四个相同的航天器送入环绕地球的轨道。在太空中，探测器位于金字塔结构中，因此它们可以在三维空间中研究磁场重联。

在2015年10月16日的重联事件中，MMS航天器上的仪器能够精确探测到电子的运动，每30毫秒进行一次测量。通过这种方式，研究人员能够观察到能量是如何传递的。数据还揭示了磁重联过程中电子的行为，显示了粒子移动的速度和流动的方向。这些电子大多遵循研究人员预测的模式。

普林斯顿大学天体物理学教授阿米塔瓦·巴塔查吉（Amitava Bhattacharjee）说：“这是一个有价值的见解。”这是在检验过去的理论，并且肯定会让我们发现某些特征实际上是由理论预测出来的。”

更多地了解磁场重联意味着科学家们可以潜在地知道它何时会发生

但是在他们的观察中，研究人员还发现电子的行为出乎意料，这是他们没有想到的。作者写道，这为继续研究磁场重联提供了更多动力。通过对这一过程的更多了解，科学家们有可能知道何时会发生磁重联。”如果你了解驱动太空天气的基本物理，我希望你能在预测风暴方面做得更好。

这意味着有朝一日我们可以知道地磁暴何时会发生，从而使我们能够采取必要的措施，尽量减少太空天气对我们技术的影响。